JPS6069577A

JPS6069577A - モノパルスレ−ダ

Info

Publication number: JPS6069577A
Application number: JP17651183A
Authority: JP
Inventors: Keizo Suzuki; 敬三鈴木
Original assignee: Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Current assignee: Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1985-04-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）本発明の属する技術の分野本発明は、航空機、飛しよう体あるいは車両などの移動
目標が発生する電磁波、あるいは、それらの目標から反
射して来る電磁波を媒体として、目標を追尾するパルス
追尾レーダ装置のアンテナ基準軸と目標との間の誤差角
を検出する手段の一つであるモノパルスアンテナを使用
するモノパルスレーダの改良に関するものである。

（２）本発明の背景電磁波を媒体として、航空（筬、飛しよう体あるいは車
両などの目標を追尾するとき、追尾精度が良く、技術的
にも比較的容易なモノパルスレーダが良く用いられる。

このモノパルスレーダにおいては、使用する周波数が１
００ＧＨｚ程度まで伸び、送信（幾は半導体化されて、
例えばインバット半導体発振器が用いられようとしてい
る。インバット発振器は２端子の簡易な発振器であるが
、発振周波数を一定にすることば対１かしく、周波数ス
ペク１ルは数１００　Ｍ　Ｈｚ程度にまで広がってしま
う。そのため、モノパルス受信機の中間周波増幅器は、
当然数１００ＭＨｚ程度にまで広帯域になる。またパル
スレーブでは地面や海面等からの不要反射波及び妨害電
磁波による受信代の飽和を防ぐため、月数中間周波増幅
器が用いられることが多い。フロントエンドであるアン
テナ、振幅比較形モノパルス比較器に続く混合器の直後
に結合される中間周波増幅器の帯域通過ろ波器に、ベア
の月数増幅器を使用すると、対数増幅器の入力の大外さ
及び通過する信号の周波数の変化によって、ペアの対数
増幅器の間に位相差が発生しやすい。

目標の方位角誤差信号及び高低角誤差信号を取り出すた
め、モノパルス比較器の出力である和信号を用いて差信
号の同期検波を行う必要がある。そのためには組合せて
使用される月数増幅器の位相特性をそろえる必要がある
が、これまで技術的にかなり困難であり量産しにくく、
経済的にも高価であった。

（３）従来技術とその一般的問題点第１図を用いて、モノパルスレーダの従来例について説
明する。第１スイツチ信号発生器４０の出力であるシス
テムトリ１４５号２１により送イ＝ａｉ４５を励起して
パルス変調された送信機出力２４を送信アンテナ４６よ
り送信出力２３として目標に向けて照射する。

モノパルスアンテナを構成する４個のマルチビームのア
ンテナ３υにて目標よりの入力信号１を受信し、４個の
マルチビームにそれぞれ対応したアンテナ出力２，３，
４．５を得て、モノパルス比較器３１へ入力し、この比
較器３１の出力として和信号６、方位角の誤差情報を含
む第１差信号７及び高低角の誤差１ｙ報を含む第２差信
号８を得る。

和信号６は第１混合器３３により局部発振器４１の出力
２５を用いて第１混合出力１０となり、第１中間周波増
幅器３５によって増幅され、第１中間周波増幅器出力１
２を得て、同期検波器３７の基準信号になる。

一方、第１差信号７及び第２差信号８は、第１スイツチ
信号発生器４０の出力信号である第１スイツチ信号１８
で第１切換器３２を駆動することにより、交互に切換え
られて、第１切換器出力９となる。第１差信号７及び第
２差信号８を時分割した１１１号である第１切換器出力
９は第２混合器３４により、局部発振器出力２５を用い
てｆ５２混合器出力１１に変換され、第２中間周波増幅
器３６によって増幅され、第２中間周波増幅器出力１３
となって、同期検波器３７の人力信号となる。同期検波
器出力１４は低域通過ろ波器コ）８の入力信号となり、
高周波成分が除かれて低域通過ろ波器出力１５を得る。

第２切換器３９は第１スイッチ信号１８により、第１切
換器３２と同期して切換っているので、低域通過ろ波器
出力１５より、方位角誤差信号１６及び高低角誤差信号
１７を得ることができる。すなわち、ｆｊＳ１スイッチ
信号発生器４０からの出力信号である第１スイツチ信号
１８を用いて第１切換器３２及び第２切換器；３９を同
期して切換えることによってクロストークなく第１差信
号７と方位角誤差信号１６及び第２差信号８と高低角誤
差信号１７とを一致させることができる。

和信号６を下記のように表現する。

Ｌ　＝ｃｏｓωｔ　・・・（１）方位角方向の第１差信号７を下記のように表現する。

Ｘ、　＝ｄａ　ｃｏｓωｔ　−（２）高低角方向のｔ５２差信号８を下記のように表現する。

ＸＢ　＝ｄｅ　ｃｏｓωＬ・（３）和信号６及び差信号７．８を中間周波増幅器３５゜３６
で増幅した後に同期検波器３７によって方位角誤差信号
１６及び゛高低角誤差信号１７を４Ｕる。

方位角誤差信号１６は、Ａｚ＝　２”ａａ　ｃｏｓａ＋　−０３（ＩＪ　Ｌ　＝
ｄａ　＝（４）件だし−は１周期の平均である。高低角
誤差信号１７は式（４）と同様にＥ　ＩＩ　＝　２　ｄｅ　Ｃ０９（Ｉｌｌ　Ｌ−ｅＯ８
ωＬ＝ｊｅ　＝（５）従って、モノパルス比較器３１の
和と差の３つの信号間の位相関係力仲間周波増幅器３５
．３　Ｇを通過してもそのまま保持されて、同期検波さ
れれば式（４）、（５）の関係が成立上問題がないが、
実際には和と差の信号に対応する中間周波増幅器３５．
３６の位相をそろえることは容易ではない。

（４）従来技術の具体的な問題点アンテナからの人力信号は使用する電磁波の変調形式に
よっても違うが、１１標を追尾するパルス幅の狭い高分
解能パルスレーブでは広い周波数スペクトルを利用し、
また大型の航空（幾から小型のブ１＼しよう体まで追尾
する必要があり、人力信号のレベル差も大きいためモノ
パルス受信磯はキャリアの中心周波数と中間周波増幅器
の中心を一致させ、同期検波器３７の人力信号である第
２中間周波増幅器出力１３の振幅を一定にする必要があ
り、そのｔこめ種々のイセ１加回路がつくため、ますま
す和と差の信号の位相をそろえることが難かしくなる。

もし和と差の信号の間に位相誤差θがあると同期検波器
出力１４は下記のようになる。

Ａｚ＝　２　ｄａ　ｃｏｓ（ωを十〇）　”　ＣＯ８”
　１＝　ｄａ　ｃｏｓθ　・（６）位相誤差θがゼロに近い時は問題は少ないが、πを円周
率とすると位相誤差θがπ／２ラジアンを越えると正負
が逆転して、もはや追尾装置としての機能を失なってし
まう。また式（６）から位相誤差θを知って補正するこ
とも困難である。

（５）本発明の目的本発明は、モノパルス比較器の出力として得られる和信
号と差信号をそれぞれの中間周波増幅器にて増幅した結
果、中間周波増幅器出力側の和信号と差信号間に位相誤
差があっても、和信号にて差信号を同期検波して得られ
る信号から前記位相誤差を補正して正確な方位角誤差信
号及び高低角誤差信号を得ることが可能なモノパルスレ
ーブを提供することを目的とする。

（６）本発明構成の要点第２図の実施例を詳細に説明するに先だって、第３図の
タイムチャートを用いて本発明の詳細な説明をする。

システムトリガ信号２１のタイミングにより、送信磯４
５からパルス変調された送信歳出カをイｑて送（ｆ’ｊ
アンテナ４Ｇより送信出力２３が目標に向けて放射され
る。人力信号１をシステムトリガ信号２１と同期した１
２スイツチ（ｉ号１つにより、位相変調器４２を介して
変調すると、π／２ラジアン位相差のある、次のような
時分割された位相変調器出力２２（Ｘ２２　）を得る。

そして、この出力２２を周波数変換した出力１２か同期
検波器３７の基準信号となる。

第３スイ・ンチ信号２０はシステムトリガ信号２１と同
」υ］しており、ｔｔＳ１切換器出力９（Ｘ９）は同様
に時分割されているので、となる。この出力９は周波数変換されて出力１３となり
同期検波器３７の人力信号となる。

それぞれの中間周波増幅器３ｉｓ、：＜６は互いにθラ
ジアンの位相差があると、同期検波器出力１４を平滑化
した低域通過ろ波器出力１ｓ（Ｘ、５）は、式（９）の
、低域通過ろ波器出力１５は、システムトリガ信号２１
のタイミングでディジタル演算器４４で取り込まれるの
で、次の関係から位相誤差θは計算できる。

方位角誤差信号１Ｇ（Ａｚ）及び高低角誤差信号１７（
Ｅρ）は・・・（１１）・・・（１２）より位相誤差θを補正して正確に水上る。

（７）本発明の実施例本発明の実施例である第２図について、さらに詳＃１１
１に説明する。第２スイツチ信号発生器４３の出力信号
であるシステムトリガ信号２］によって送信機４５をＦ
Ｊｈ起して送信機出力２４を得て送信アンテナ４６Ｊ：
り送信出力２３をＬ１標に向は照射する。

−［ニアパルスアンテナを構成する４個のマルチビーム
のアンテナ３０１こて目標からの入力信号１を受信し、
４個のマルチビームにそれぞれ対応したアンテナ出力２
，３，４．５を得て、モノパルス比較器・３１へ入力す
ると和信号６、方位角の誤差情報を含むｉｌｌ’、１差
信号７及び高低角の誤差情報を含むｆｉＳ２差信号８を
４４Ｊる。

和信号６は位相変調器４２を用いて第２スイ・ノチ信号
発生器４３により作られた！１ｍ’ｓ２スイッチ信号１
９により、時分割されたπ／２ラジアンの位相差の位相
変調された信号である位相変調器出力２２となり、ｆｉ
Ｓ１混合器３３により局部発振器４１の出力２５を用い
て１１混合器出力１０となる。

この出力１０は第１中間周波増幅器３５によって増幅さ
れ、ｆｊＳ１中開周波増幅器出力１２となって、同期検
波器３７の基準信号になる。

一方、第１差信号７及び第２差信号８は、第３スイツチ
信号２０によって第１切換器３２を駆動して、第１差信
号７及び第２差信号８に交互に切換えることにより、第
１切換器出力９となる。第１差信号７及び第２差信号８
を時分割した信号である第１切換器出力！Ｊ　１．１．
第２　ｉ１？、合写３４により、局部発振器出力２５を
用いてｆｆ１２混合器出力１１となり、第２中間周波増
幅器３６によって増幅され、第２中間周波増幅器出力１
３となって、同期検波器３７の人力信号となる。同期検
波器出力１４は低域通過ろ波器３）３により、高周波成
分は除去され、低域通過ろ波器出力］５となる。ディジ
タル演算器４４は式（１０）、（１１）、（１２）の計
算を実行して、方位角誤差信号１６及び高１１Ｌ角誤差
信号１′ｉを得る。第２スイツチ（ｒ４号発生器４３は
位相変調器４２を駆動するための第２ス・イッチ信号１
９、第１切換器３２を駆動するための第３スイツチ信号
２０及び式（９）の低域通過ろ波器出力１５の信号をク
ロストークなしにディジタル演算器４４に取り込むため
に必要なタイミングパルスであり、送信機４５を励起す
るシステムトリガ信号２１をそれぞれ発生する。

（８）実施例の補足説明（ア）これまで中間周波増幅器が２個の２チヤンネルモ
ノパルス受信磯について説明したが、差信号７．）３に
対応させてそれぞれ中間周波増幅器を設けた１用１０周
波増幅器が３個の３チヤンネルモ／パルス受信俄にする
ことも、第１切換器を除外ディジタル演算器のアナログ
入力を２チヤンネルにすれば、方位角誤差信号１６及び
高低角誤差信号１７が１υられるので、さらに高感度を
要求する場合には可能である。

（イ）これまでの説明では和信号を位相変調したが差信
号を位相変調しても式（１０）、（１１）、（１２）の
関係から方位角誤差信号及び高低角誤差信号をめること
がで軽る。

（つ）位相変調器４２及びｒ５１切換器３２を混合器３
３及び３・１の前に接続したが、位相変調器４２及び第
１切換器３２は混合器３３及び３４の後に接続しても良
い。

（９）本発明の効果（ア）入力信号の振幅が大きく変動するか、あるいは入
力信号の周波数の変動により、２つの中間周波増幅器の
位相誤差が生しても、誤差の影響を打ち？１７シて常に
正しい方位角誤差信号及び高低角誤差１１１号を１１１
−ることかできる。

（イ）送信源にインバット半導体送信器を用いると、イ
ンバット発振器は、周波数とインバット発振器への供給
電圧への依存性が大とく、発振周波数のスペクトルは広
がってしまう。従って、受信磯内で使用される中間周波
増幅器の帯域幅は広くとられ、中間周波増幅器の通過帯
域全域にわたって位相特性をそろえる必要があり、それ
は技術的に＋４！Ｉ５！＋＋である。本発明の装置は位
相変調器及びディジモル演抹器４４がよけいに増えるが
、それでも２つの特性のそろった中間周波増幅器を製作
する困如１さに比べれば、なＪ９経清的に有利′Ｃある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はモノパルスレーダの従米例を示すブロックレ１
．１２図は本発明に係るモノパルスレーダの実施１＋１
を示すブロック図、第３図は１１９２図の実施例を説明
するためのタイムチャートである。１・・・人力信号、２　、３　、４．　、　Ｓ・・・ア
ンテナ出力、６・・・Ｆ１１信号、７・・・第１差信号
、８・・・第２差信号、９・・・第１切換器出力、１０
・・・第１混合器出力、１１・・・第２混合器出力、１
２・・・第１中間周波増幅器出力、１３・・・第２中間
周波増幅器出力、１４・・・同期検波器出力、１５・・
・低域通過ろ波器出ツバ　１６・・・方位角誤差信号、
１７・・・高低角誤差信号、１８・・・ｔｊＳ１スイッ
チ信号１．１９・・・第２スイツチ信号、２０・・・第
３スイツチ信号、２１・・・システムトリガ信号、２２
・・・位相変調器出力、２３・・・送信出力、２４・・
・送信（幾出力、２５・・・局部発振器出力、３０・・
・アンテナ、３１・・・モノパルス比較器、３２・・・
第１切換器、３３・・・第１混合器、３４・・・＠２２
混器、３５・・・第１中間周波増幅器、３６・・−第２
中間周波増幅器、３７・・・同期検波器、３８・・・低
域通過ろ波器、３９・・・第２切換器、４０・・・第１
スイツチ信号発生器、４１・・・局部発振器、４２・・
・位相変調器、４３・・・第２スイツチ信号発生器、４
４・・・ディノタル演算器、４５・・・送信機、４６・
・・送信アンテナ。特許出願人防衛庁技術研究本部長　大森幸衛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パルス信号を発生するスイッチ信号発生器の出力
であるシステムトリガ信号によって送信磯を励起してア
ンテナより目標に向はパルス電磁波ヲｌ！ｆｉｎ−１’
　Ｌ　、モノパルスアンテナ及ヒモ７ノくルス比較器を
持ったモノパルス受信機におし）て、目標からの信号を
受信しｎｉｊ記モメモ／パルス比較器力の１つであるｎ
ｉｊ記モノパルスアンテナの和信号を前記システム）−
リ〃信号と同期した切換信号を川し・て、位相変調器【
こよ１）、交互にπ／２ラジアンだけ位相差のある時系
列信号に位相変調して同期検波器の基準信号とし、一方
前記モノパルス比較器の出力である差信号を前記基準信
号を用０て前記同期検波器【二よって同期検波したとき
に前記切換信号に同期して得られるそれぞれの信号を、
前記切換信号と同期してディジタル演算器によってデ・
ジタル化し逆正接の計算を実行して位相誤差をめ、前記
和信号と前記差信号の間の位相誤差を補正して方位角誤
差信号及び高低角誤差４１１号を得ることを特徴とする
モノパルスレーダ。
（２）パルス信号を発生するスイッチ信号発生器の出力
であるシステムトリガ信号によって送信（戊を励起して
アンテナより目標に向はパルス電磁波を照射し、モノパ
ルスアンテナ及びモノパルス比較器を持ったモノパルス
受信（筬において、目標からのＱ号を受信し、前記モノ
パルス比較器の出力である前記モノパルスアンテナの差
信シ」を前記システムトリガ信号と同期した切換信号を
用いて位相変調器により、交互にπ／２ラノ７ンだけ位
相差のある時系列信号に位相変調し、一方前記モノパル
ス比較器の出力である和信号を同期検波器の基準信号と
して前記位相変調された信号を同期検波したときに前記
切換信号に同期して得られるそれぞれの信号を、前記切
換信号と同期してディジタル演算器によってディジタル
化し逆正接の計算を実行して位相差をめ、前記和信号と
前記差信号の間の位相誤差を補正して方位角誤シ：゛？
信号及び高低角誤差信号をイＪることを特徴とするモノ
パルスレーダ。